Capítulo 3 Sulfuro de Plomo (PbS)

Capítulo 3 Sulfuro de Plomo (PbS) El sulfuro de plomo (PbS), un semiconductor binario del grupo IV-­‐VI con gap de 0.37eV a temperatura ambiente y constante dieléctrica de 170, es un semiconductor con múltiples aplicaciones dentro del campo de la ciencia y la tecnología tales como detectores de infrarrojo, fotorresistencias, celdas solares y transistores de películas delgadas (TFT) [3, 17, 22, 23]. Por esta razón, diversos grupos de investigación tienen un gran interés en el desarrollo y estudio de este material. Es posible crecer películas delgadas de PbS mediante la técnica de depósito por Baño Químico (CBD) siendo bien conocido que es el método más conveniente. Se ha encontrado que las propiedades del depósito químico de las películas delgadas de PbS tienen una alta dependencia en las condiciones de crecimiento, al los parámetros de depósito, como lo son: tiempo de reacción, temperatura, pH y la presencia de impurezas en la solución [4, 8,10,14]. Las películas delgadas de sulfuro de plomo han captado gran interés de estudio desde los años 50’s por sus propiedades únicas de detección en el dominio infrarrojo (IR). En este momento es aceptado que las películas delgadas de sulfuro de plomo depositadas por el método del baño químico son de tipo p debido a los procesos de oxidación que tiene lugar después de remover las películas del baño de depósito [15]. Como aplicaciones del sulfuro de plomo se pueden mencionar transistores de películas delgadas (TFTs, thin film transistors), los cuales son usados en muchas aplicaciones electrónicas, aunque los TFTs de silicio amorfo son los más comunes en matrices de cristal líquidas [22]. Desde antiguas investigaciones en TFTs, los metales calcogenuros como el Cu2S, CdS y CdSe han sido usados en capas de dispositivos semiconductores tipo MOS (Metal Oxide Semiconductor). El sulfuro de plomo es otra película basada en calcogenuros que ha sido estudiada por años en aplicaciones de dispositivos TFTs. Por ejemplo, se ha encontrado que el efecto de campo en TFTs basados en PbS puede ser usado para estimular la fotoconductividad y señal en proporción al ruido en dispositivos basados en PbS. Así, la fotosensibilidad de los fotodetectores basados en PbS pueden ser mejorados ajustando el voltaje de compuerta en el TFT [22]. Así mismo, en esta etapa del desarrollo de la industria y tecnología de dispositivos de celdas solares fotovoltaicas, uno de los problemas más importantes es el costo de los materiales ó a su vez otro aspecto importante es el ecológico: los dispositivos para la producción de energía limpia deben corresponder a dispositivos de tecnología limpia. Uno de los métodos baratos, simples y eficientes 15 con respecto al depósito de películas delgadas es el de depósito por baño químico tradicionalmente usado para preparar películas delgadas de calcogenuros, CdS, PbS y CdSe en particular. La mayoría de estos semiconductores tienen propiedades interesantes para aplicaciones en dispositivos, incluyendo los fotovoltaicos. El PbS es un semiconductor de gap estrecho, lo cual lo hace diferente de la mayoría de los semiconductores en carácter de temperatura y dependencia de deformación del band gap; es sabido que el PbS es un buen candidato para dispositivos nano estructurados. Por otra parte, el efecto de generación múltiple de excitones fue recientemente descubierto en nano estructuras de PbS, lo cual es muy prometedor para aplicaciones con celdas solares [23]. 16